Machine de flottation XJ (également appelée « Type A » ou « XJK »)

Cette machine a été importée d'Union soviétique dans les années 1950. Il s'agit d'un modèle ancien qui, bien qu'il ait fait l'objet de quelques améliorations, a conservé sa structure de base inchangée et a depuis longtemps été standardisé au sein d'une gamme. Pour des raisons historiques, cette machine de flottation a été la plus largement utilisée en Chine. Bien qu'elle ait été remplacée ces dernières années par des modèles plus récents, elle reste encore largement utilisée.

(1) Structure et principe de fonctionnement

La structure de base de la machine de flottation XJ est illustrée à la figure 12-1. Elle se compose de deux cellules de flottation formant une seule unité. La première cellule (équipée du tuyau d’alimentation) est la cellule d’aspiration, tandis que la seconde est la cellule à écoulement direct. Une chambre intermédiaire se trouve entre ces deux cellules. La roue est montée à l’extrémité inférieure de l’arbre principal, tandis qu’une poulie est installée à l’extrémité supérieure de cet arbre, qui est entraîné par un moteur électrique. L’air est aspiré par le tuyau d’admission d’air. Le niveau de la pulpe dans chaque groupe de cellules de flottation est réglé à l’aide d’une vanne. Au-dessus de la roue se trouvent un stator (plaque de recouvrement) et un tuyau d'air vertical (également appelé tuyau vertical). Le tuyau d'air vertical comporte des ouvertures destinées à l'installation du tuyau d'alimentation, du tuyau de retour des middlings ou à la circulation de la pulpe. La taille des ouvertures peut être réglée à l'aide d'une tige de réglage (tige de traction).

Figure 12-1 Structure du XJ machine de flottation
1 — Arbre principal ; 2 — Roue ; 3 — Plaque de recouvrement (stator) ; 4 — Tuyau de raccordement ; 5 — Tige de vis de la vanne du puits de sable ; 6 — Tuyau d'admission d'air ; 7 — Colonne montante d'air ; 8 — Plaque de base ; 9 — Roulement ; 10 — Poulie à courroie ;
11 — Volant et tige filetée de la vanne de trop-plein ; 12 — Racleur ; 13 — Rebord de trop-plein pour la mousse ; 14 — Cuve de séparation ; 15 — Vanne d'évacuation du sable ; 16 — Conduite d'alimentation (conduite d'aspiration) ;
17 — Déversoir ; 18 — Vanne de déversement ; 19 — Boîtier de vanne (paroi extérieure de la chambre intermédiaire) ; 20 — Trémie à sable ; 21 — Vanne de la trémie à sable ; 22 — Orifice de retour des résidus ;
23 — Déversoir avant de la cellule à écoulement direct ; 24 — Moteur électrique et poulie de courroie ; 25 — Tige de réglage de l'orifice de circulation.

La roue est généralement constituée d'un disque en fonte muni de six aubes radiales. Une plaque de recouvrement (stator) est installée à 5–6 mm au-dessus de la roue, comme le montre la figure 12-2.

Fonctions de la plaque de protection de la roue (stator) :

1. Lorsque la pulpe est éjectée par la roue, une dépression se forme sous la plaque de recouvrement, ce qui provoque l'aspiration d'air ;
2. Réguler la quantité de pulpe entrant dans la roue ;
3. Empêcher que la roue ne soit enfoncée par le sable déposé lorsque la machine est à l'arrêt, ce qui rendrait le redémarrage difficile ;
4. Assurer une certaine stabilisation du débit.

Figure 12-2 XJ machine de flottation
(a) Roue ; (b) Plaque de recouvrement (stator)
1 — Base conique de la roue ; 2 — Enveloppe de la roue (moyeu) ; 3 — Aubes radiales ; 4 — Plaque de recouvrement (stator) ; 5 — Aubes de guidage (aubes du stator) ; 6 — Orifices de circulation ;
r₁ — Rayon à l'entrée de la pâte ; r₂ — Rayon à la sortie de la pâte ; h — Hauteur à l'extrémité extérieure de la pale.

Principe de fonctionnement :
Pendant le fonctionnement de la machine de flottation, le tuyau d’alimentation achemine la pâte vers le centre de la plaque de recouvrement. La force centrifuge générée par la roue en rotation projette la pâte vers l’extérieur, tout en créant simultanément une dépression entre la roue et la plaque de recouvrement. Cette dépression aspire automatiquement l’air extérieur par le tuyau d’admission d’air. L'agitation vigoureuse de la roue mélange intimement la pâte avec l'air et divise le flux d'air en de nombreuses fines bulles. De plus, certaines bulles se précipitent également depuis la pâte située derrière les pales de la roue.

Figure 12-3 Aérateur entièrement assemblé

(2) Principales caractéristiques

Les principales caractéristiques structurelles et fonctionnelles de cette machine de flottation sont les suivantes :

1. La plaque de recouvrement est équipée de 18 à 20 aubes de guidage (également appelées aubes de stator). Ces aubes sont disposées selon un angle d'inclinaison de 55° à 65° par rapport au rayon et guident le flux de pâte projeté par la roue. Entre chaque paire d’ailettes de guidage de la plaque de couverture, on trouve 18 à 20 orifices de circulation destinés à la recirculation de la pâte, ce qui permet d’augmenter la capacité d’admission d’air.
2. Le jeu entre la roue et les aubes de guidage de la plaque de recouvrement doit généralement être compris entre 5 et 8 mm. Si ce jeu est trop important, cela aura un impact négatif sur le débit d’aspiration d’air et la consommation électrique. En règle générale, les composants d’aspiration d’air et d’agitation (roue, plaque de recouvrement, arbre principal, tuyau d’admission d’air et colonne montante d’air) sont assemblés en un seul bloc monobloc (voir figure 12-3). Cela garantit un montage concentrique de la roue et de la plaque de recouvrement, maintient le jeu requis entre la roue et les aubes de guidage de la plaque de recouvrement, et facilite l’entretien et le remplacement.
3. Dans la partie inférieure de la colonne d'air, un orifice de circulation permet de régler le débit de recirculation de la pâte, et une vanne à clapet sert à contrôler ce débit. Par conséquent, la quantité de pâte passant par le centre de la roue peut être ajustée en fonction des variations du débit d’alimentation externe. Dans la cellule à écoulement direct, la recirculation interne de la pâte peut également être utilisée pour atteindre le débit d’alimentation requis au centre de la roue dans des conditions d’admission d’air maximale.

Parce que la XJ machine de flottation Il s'agit d'une conception plus ancienne, qui présente les inconvénients suivants :

1. Mauvaise dispersion de l'air, mousse instable, tendance aux “ à-coups ” (turbulences en surface) et difficulté à mettre en place un contrôle automatique du niveau de la pâte.
2. Les cellules de flottation sont de type intermittent (compartimentées) ; le débit de la pâte est limité par les vannes, ce qui entraîne une baisse de la pression d'écoulement, un ralentissement de la vitesse de flottation et une sédimentation aisée des particules grossières et lourdes.
3. La roue et la plaque de protection s'usent rapidement, ce qui entraîne une diminution du volume d'admission d'air difficile à régler, rendant ainsi difficile l'adaptation aux variations des caractéristiques du minerai et entraînant une instabilité des performances de séparation.

La machine de flottation à agitation mécanique XJ peut être largement utilisée pour le dégrossissage, le nettoyage, le lavage et la flottation inverse des minerais de métaux ferreux (par exemple, le fer), des minerais de métaux non ferreux (par exemple, le cuivre, le plomb, zinc, nickel, molybdène, or), ainsi que des minéraux non métalliques. Elle n’est toutefois pas adaptée aux opérations de flottation primaire et de flottation de récupération dans les installations de flottation à grande échelle.

Cette machine de flottation ayant été standardisée en une série dès les années 1950 et largement utilisée depuis lors, elle est proposée par de nombreux fabricants. Ses caractéristiques techniques sont présentées dans le tableau 12-2.

Tableau 12-2 : Caractéristiques techniques des machines de flottation XJ et XJK

Exemple illustrant la signification d'une référence de modèle :
XJ-11
X – Machine de flottation (Xuan – sélection)
J – Agitation mécanique, type à turbine
11 – Volume cellulaire effectif : 1,1 m³